MIKROKONTROLER ATMEGA 328P SEBAGAI KONTROL LAMPU JALAN MENGGUNAKAN MODUL SENSOR LDR

 MIKROKONTROLER ATMEGA 328P SEBAGAI KONTROL LAMPU JALAN MENGGUNAKAN MODUL SENSOR LDR

KELAS RE–2D KELOMPOK D1

Agil Rifky Ramandhani¹, Khoirudin², Muhammad Alfi Kirom³, Theofilus Ogawa Gultom⁴, Yonanda Andriawan⁵

Program Studi Teknologi Rekayasa Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang 2024/2025
Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kec, Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah, 50275

ABSTRAK - Sistem lampu jalan otomatis merupakan salah satu inovasi untuk meningkatkan efisiensi energi pada sektor pencahayaan publik. Prototype ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan sistem kontrol lampu jalan berbasis mikrokontroler ATmega 328P dengan memanfaatkan modul sensor LDR (Light Dependent Resistor). Sistem ini bekerja dengan mendeteksi intensitas cahaya lingkungan, di mana lampu secara otomatis menyala saat kondisi gelap dan mati saat kondisi terang. Mikrokontroler ATmega 328P digunakan sebagai pusat kendali untuk mengolah data dari sensor LDR dan mengatur keluaran ke lampu.

Hasil implementasi menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja dengan baik sesuai dengan perubahan intensitas cahaya. Dengan memanfaatkan bahasa assembly sebagai dasar pemrograman, sistem ini mampu berjalan dengan efisien dan responsif. Prototipe ini diharapkan dapat menjadi solusi hemat energi untuk penerangan jalan, sekaligus menjadi dasar untuk pengembangan sistem otomasi yang lebih kompleks.

Kata Kunci: LDR, ATmega 328P, Mikrokontroler

I.                       PENDAHULUAN

A.    LATAR BELAKANG

Lampu jalan merupakan komponen vital dalam infrastruktur kota yang berfungsi untuk memberikan pencahayaan, meningkatkan keamanan, dan mendukung aktivitas di malam hari. Namun, penggunaan lampu jalan yang tidak efisien dapat menyebabkan pemborosan energi listrik. Dengan perkembangan teknologi, sistem otomatisasi berbasis mikrokontroler dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi energi. Sensor LDR (Light Dependent Resistor) merupakan perangkat sederhana dan ekonomis yang dapat mendeteksi perubahan intensitas cahaya. Dengan memanfaatkan LDR, lampu jalan dapat dinyalakan secara otomatis saat malam hari dan dimatikan di siang hari, sehingga mengurangi konsumsi listrik secara signifikan.

B.    RUMUSAN MASALAH

1.     Bagaimana cara merancang sistem otomatisasi lampu jalan yang efisien menggunakan sensor LDR dan mikrokontroler ATmega 328P?

2.     Bagaimana memanfaatkan bahasa assembly untuk mengontrol sistem lampu jalan secara optimal?

3.     Bagaimana sistem ini dapat mendeteksi perubahan intensitas cahaya secara akurat untuk mengatur pengoperasian lampu jalan?

4.     Bagaimana prototipe ini dapat berkontribusi dalam mengurangi pemborosan energi listrik pada sistem pencahayaan jalan?

5.     Bagaimana memastikan bahwa sistem ini sederhana, terjangkau, dan mudah diterapkan dalam skala yang lebih luas?

C.    TUJUAN

1.     Mengembangkan prototipe lampu jalan otomatis berbasis sensor LDR dan Arduino. 

2.     Mengaplikasikan bahasa assembly untuk mengontrol sistem lampu secara optimal. 

3.     Meningkatkan efisiensi energi dengan cara memanfaatkan pencahayaan sesuai kebutuhan. 

4.     Meningkatkan pemahaman tentang integrasi sensor LDR dan mikrokontroler dalam sistem otomasi. 

5.     Memberikan solusi teknologi sederhana dan terjangkau untuk pengelolaan lampu jalan.

II.                    METODOLOGI

Pembuatan prototype ini dilakukan melalui beberapa tahapan sebagai berikut:

1.      Studi Literatur

o    Melakukan pemahaman tentang mikrokontroler ATmega 328P, dan sensor LDR..

o    Mempelajari dasar-dasar pemrograman bahasa assembly yang digunakan untuk mengontrol sistem.

2.      Perancangan Sistem

o    Desain Hardware: Merancang rangkaian elektronik yang terdiri dari modul sensor LDR, mikrokontroler ATmega 328P, rangkaian driver untuk lampu, dan catu daya.

o    Desain Software: Menulis program berbasis bahasa assembly untuk membaca nilai dari sensor LDR dan mengontrol nyala atau matinya lampu berdasarkan logic yang diberikan oleh output digital sensor LDR.

3.      Pengujian

o    Melakukan pengujian fungsionalitas untuk memastikan sistem bekerja sesuai fungsi yang diinginkan.

o    Melakukan uji coba prototipe dalam kondisi lingkungan yang menyerupai kondisi nyata, seperti pencahayaan di siang dan malam hari yang dicoba dengan menutup sensor dengan tangan dan menyinarinya dengan lampu eksternal.

4.      Penyusunan Laporan

o    Menyusun laporan akhir yang mencakup hasil perancangan, implementasi, dan pengujian sistem sebagai prototipe lampu jalan otomatis berbasis sensor LDR.

Metodologi ini diharapkan dapat memberikan langkah sistematis dalam pengembangan prototipe dan menjamin hasil penelitian yang valid dan aplikatif.

 

III.                  TINJAUAN PUSTAKA

A.    ALAT DAN BAHAN

1.     Modul ATmega328P (Arduino UNO)

Arduino Uno merupakan platform mikrokontroler yang banyak digunakan untuk pengembangan sistem embedded. Papan ini menggunakan mikrokontroler ATmega328P sebagai komponen utama untuk pemrosesan data. ATmega328P adalah mikrokontroler 8-bit berbasis arsitektur AVR RISC yang memiliki keunggulan berupa efisiensi daya dan kemampuan pemrosesan cepat.

Gambar 1 ATmega328P

Mikrokontroler ATmega328P dilengkapi dengan 32 KB memori flash, 2 KB SRAM, dan 1 KB EEPROM, yang membuatnya ideal untuk aplikasi yang membutuhkan pengolahan data sederhana hingga sedang. Selain itu, ATmega328P memiliki 14 pin digital I/O, 6 di antaranya mendukung PWM, serta 6 pin analog input yang kompatibel dengan berbagai sensor dan aktuator.

2.     Relay

Gambar 2 Relay

Relay adalah perangkat elektromekanis yang digunakan untuk mengendalikan rangkaian listrik menggunakan sinyal listrik kecil sebagai pemicu. Komponen ini terdiri dari kumparan elektromagnetik (coil), kontak mekanis (contact), dan terminal koneksi. Ketika arus listrik mengalir melalui kumparan, medan magnet yang dihasilkan akan menarik kontak mekanis, sehingga rangkaian terbuka atau tertutup sesuai konfigurasi.

3.     Modul Sensor LDR

 Gambar 3 Modul Sensor LDR

Modul sensor LDR (Light Dependent Resistor) adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya. Komponen utama modul ini adalah LDR, sebuah resistor yang nilai resistansinya berubah berdasarkan intensitas cahaya yang diterimanya. Ketika cahaya mengenai permukaan LDR, resistansinya akan menurun, sedangkan dalam kondisi gelap, resistansi meningkat secara signifikan.

4.     Adaptor 12V DC

Gambar 4 Adaptor DC 12V

Power supply adalah perangkat yang berfungsi untuk menyediakan energi listrik dengan tegangan dan arus yang sesuai untuk mengoperasikan perangkat elektronik. Dalam sistem berbasis mikrokontroler atau sensor, power supply bertindak sebagai sumber daya utama untuk memastikan kinerja komponen berjalan stabil dan efisien.

5.     Step Down

Gambar 5 StepDown

Step-down adalah rangkaian elektronik yang digunakan untuk menurunkan tegangan input tinggi menjadi tegangan output yang lebih rendah sesuai kebutuhan perangkat. Komponen ini bekerja dengan prinsip switching, di mana transistor digunakan untuk menghidupkan dan mematikan arus listrik dengan cepat. Energi yang dihasilkan disimpan dalam induktor dan dilepaskan secara bertahap untuk menghasilkan tegangan keluaran yang stabil.

6.     Lampu 12V DC

Gambar 6 Lampu DC 12V

Lampu DC 12V yang berfungsi sebagai pencahayaan yang dirancang untuk bekerja pada tegangan searah (DC) dengan nilai nominal 12 volt.

B.    DIAGRAM BLOK

Gambar 7 Diagram Blok

C.    FLOWCHART

Gambar 8 Flowchart

D.    SCHEMATIC RANGKAIAN

Gambar 9 Wiring

E.    KODE PROGRAM

Gambar 10 Kode Program

IV.                  HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    CARA KERJA RANGKAIAN

Sistem penerangan jalan otomatis dengan menggunakan LDR bekerja berdasarkan kemampuan LDR untuk merespons cahaya. LDR (Light Dependent Resistor) adalah sensor cahaya yang resistansinya berubah tergantung pada jumlah cahaya yang diterimanya. Ketika ada banyak cahaya, resistansi LDR menjadi kecil. Sebaliknya, ketika gelap, resistansinya menjadi sangat besar. Perubahan resistansi ini dimanfaatkan untuk mengontrol lampu jalan agar menyala secara otomatis di malam hari dan mati saat siang hari tanpa perlu bantuan manusia. Cara kerjanya sederhana tetapi cerdas.LDR biasanya dirangkai dalam divisi tegangan bersama resistor tetap. Ketika LDR menerima cahaya (misalnya saat siang hari), resistansinya menurun drastis, sehingga tegangan keluaran pada titik tengah divisi tegangan juga rendah. Tegangan ini digunakan sebagai sinyal untuk mengontrol perangkat elektronik lain, seperti transistor atau modul relay.

Ketika siang hari dan cahaya matahari terang, resistansi LDR turun, sehingga tegangan di titik kontrol (biasanya dihubungkan ke basis transistor) menjadi rendah. Tegangan ini tidak cukup untuk menghidupkan transistor, sehingga transistor tetap mati, dan arus tidak mengalir ke lampu. Akibatnya, lampu juga mati.Namun, ketika malam tiba, kondisi berubah. Cahaya yang diterima LDR berkurang, sehingga resistansinya naik menjadi sangat tinggi. Akibatnya, tegangan di titik kontrol meningkat. Tegangan ini cukup besar untuk menghidupkan transistor. Ketika transistor hidup, ia bertindak seperti sakelar yang menutup sirkuit, memungkinkan arus mengalir ke lampu. Lampu pun menyala secara otomatis.

Untuk beban lampu dengan daya besar, rangkaian sering menggunakan relay. Relay adalah komponen yang bekerja seperti sakelar mekanis, tetapi dikontrol secara elektronik. Ketika transistor hidup, arus kecil mengalir melalui kumparan relay, mengaktifkan kontak relay yang memungkinkan arus besar mengalir dari sumber utama ke lampu. Dengan cara ini, lampu yang membutuhkan daya tinggi bisa dinyalakan tanpa membebani transistor.Salah satu komponen penting dalam rangkaian ini adalah resistor tetap atau potensiometer yang dipasang bersama LDR. Potensiometer memungkinkan kita mengatur sensitivitas sistem. Misalnya, kita bisa menyesuaikan pada tingkat cahaya seperti apa lampu akan menyala. Ini berguna untuk memastikan lampu hanya menyala ketika benar-benar gelap, sehingga tidak boros energi.Selain itu, untuk menjaga agar sistem tetap stabil, sering kali ditambahkan kapasitor. Kapasitor ini berfungsi untuk mengurangi gangguan atau noise yang bisa muncul karena perubahan cahaya mendadak, seperti bayangan yang lewat. Dengan adanya kapasitor, sistem tidak mudah bereaksi berlebihan, sehingga lampu tidak berkedip-kedip secara tidak wajar.

Keseluruhan sistem ini sangat efisien karena lampu hanya menyala saat diperlukan, yaitu pada malam hari atau saat kondisi gelap. Selain itu, sistem ini juga hemat biaya karena komponennya sederhana dan mudah ditemukan. Dengan desain yang tepat, sistem ini bisa bekerja secara andal dalam berbagai kondisi, termasuk perubahan cuaca dan lingkungan.

Sistem penerangan jalan otomatis berbasis LDR adalah solusi yang sangat berguna untuk mengurangi konsumsi energi, meningkatkan efisiensi, dan mempermudah pengelolaan penerangan jalan. Semua ini terjadi berkat prinsip dasar yang memanfaatkan perubahan resistansi LDR terhadap cahaya, lalu mengubahnya menjadi mekanisme yang menghidupkan dan mematikan lampu secara otomatis sesuai kebutuhan.

B.    FOTO PROTOTYPE

Gambar 11 Saat LDR mendeteksi Cahaya

Gambar 12 Saat LDR tidak Mendeteksi Cahaya

V.                     SIMPULAN

Kesimpulannya, rangkaian penerangan jalan otomatis berbasis LDR adalah sistem sederhana namun efektif yang memanfaatkan sifat LDR untuk mendeteksi perubahan intensitas cahaya. Ketika siang hari, resistansi LDR rendah sehingga lampu tetap mati. Sebaliknya, saat malam hari atau dalam kondisi gelap, resistansi LDR meningkat, mengaktifkan rangkaian untuk menyalakan lampu secara otomatis. Sistem ini hemat energi karena hanya menyalakan lampu ketika diperlukan dan tidak memerlukan pengendalian manual. Keseluruhan sistem ini sangat efisien karena lampu hanya menyala saat diperlukan, yaitu pada malam hari atau saat kondisi gelap.

Selain itu, sistem ini juga hemat biaya karena komponennya sederhana dan mudah ditemukan. Dengan desain yang tepat, sistem ini bisa bekerja secara andal dalam berbagai kondisi, termasuk perubahan cuaca dan lingkungan. Sistem penerangan jalan otomatis berbasis LDR adalah solusi yang sangat berguna untuk mengurangi konsumsi energi, meningkatkan efisiensi, dan mempermudah pengelolaan penerangan jalan. Semua ini terjadi berkat prinsip dasar yang memanfaatkan perubahan resistansi LDR terhadap cahaya, lalu mengubahnya menjadi mekanisme yang menghidupkan dan mematikan lampu secara otomatis sesuai kebutuhan.

VI.                  REFERENSI

Hamidan, Abdul. 2017. Prinsip dan Pengaplika-sian Sensor LDR.Yogyakarta : Institut Sains dan Teknologi AKPRIND

Desmira, Saeful. 2022. Aplikasi Sensor LDR (Light Dependent Resistor Untuk Efisiensi Energi Pada Lampu Penerangan Jalan Umum. Serang: Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

VII.                LAMPIRAN

A.    LINK YOUTUBE

        Klik Disini

B.    LINK PPT

        Klik Disini